陶瓷隔膜技术进展与优势分析

陶瓷隔膜技术进展与优势分析

隔膜是技术壁垒最高和国产化率最低的锂电池材料。隔膜约占锂电池制造成本的

20~30%，对锂离子电池安全、性能和成本有重要影响。至2013年，中国市场的高端隔膜产品仍需要大量进口。国际隔膜行业形成了旭化成、Celgard、东燃等为领先企业，SK、宇部，Entek和国内企业如星源材质、格瑞恩等作为追随者的市场格局。

对于锂离子电池，由于电解液为有机溶剂体系，对隔膜的化学稳定性、厚度、使用寿命、电性能、热性能等有其独特的要求。常规主流PE/PP隔膜耐温性能受限，合适的工作温度低于150℃；为进一步提高锂电池比能量，需降低薄膜厚度，但会使聚烯烃隔膜吸液率下降，电池安全性也受影响。

陶瓷隔膜是在聚烯烃基膜上涂覆陶瓷涂层，可以提高电池的安全性。目前，陶瓷隔膜的市场主要是高电压的3C电池和动力电池。日本旭化成（Asahi）、东燃化学（Tonen）、日立麦克赛尔、韩国三星、SK以及国内众多隔膜、电芯制造商专注研发、使用陶瓷涂层技术。

随着平板电脑和电动汽车的普及，传统聚烯烃隔膜，在耐高压、高温等性能上，无法满足高电压、高能量密度要求。采用隔膜涂层技术，利用陶瓷热传导率低，防止电池中的某些热失控点扩大形成整体热失控；无机材料结构特性，可改善隔膜的热收缩性能，具有更高的安全性以及耐高电位的特点。此外，陶瓷涂层具有亲水性，对液体电解质具有更好的吸液功能，可同时改善锂电池在充、放电过程中电池内部电流的分布均匀性。

陶瓷涂覆，越来越多的被国内外电芯厂采用，无论是在隔膜上，还是在电极板表面。目前，国内一般采用热喷涂技术，陶瓷氧化铝涂布主要是凹版工艺。另外还有浸涂和窄缝工艺。目前国内陶瓷涂布技术还存在涂层粘结性、均一性及吸水性差等问题。我们认为，企业不仅需要采用高精度的生产设备，还需重视对陶瓷材料选择、涂布工艺控制与电池系统匹配等问题。

随着智能数码产品对电池容量要求的提高，使用9μm的基膜，涂覆陶瓷层将会成为主流趋势。此外，陶瓷涂覆技术，在负极片上也有应用。对于高温性能、安全性及短路问题有明显改善，但也存在技术弊端，如负极二次涂布易造成极片损伤，涂陶瓷后容易掉粉、涂层厚度不均导致电池循环性能下降等问题。